支援更高速无线介面的手机处理器间通讯方案

手机架构中多处理器间通讯有三个主要方案可选，即利用通用的嵌入式介面、专有方案和多埠记忆体。采用多埠方案，设计者可确保足够的频宽，不但能支援cdma2000 1xEV-DO等现有3G标准，而且还可支援执行速度为10Mbps的HSPDA及54Mbps的802.11g等新一代无线数据介面。

新的多媒体功能处理要求在不断提高，这迫使设计工程师转向双处理器手机架构，以便将大部分多媒体任务提供给单独的应用处理器。此外，既可支援3G无线标准也能支援802.11和数位多媒体广播(DMB)等高速无线数据介面的高性能手机正兴起，这为采用三个嵌入式处理器的新一代多模手机奠定了基础。

虽然这些手机具有目前无线应用所需要的覆盖率和运算性能，但它们也带来了潜在的性能瓶颈。与非蜂巢式无线标准相关的数据传输率远远超过了3G无线系统的性能极限。为了最大可能地利用DMB或802.11等高速无线介面规格的性能，这些手机必须提供能够支援这种高速传输率的处理器间通讯方案。

使得设计决策更加复杂的是，任何处理器间通讯架构都必须支援低电压工作，而且功耗尽可能低，以延迟电池使用寿命。最后，为了增强设计灵活性并能采用高度模组化的系统架构，手机设计还必须采用与大多数供应商的应用和基频处理器相容的介面。这样，设计团队可以利用最小的设计资源，采用相同的基本设计和简单地更换处理器即可提供针对不同地区和市场的手机方案。

负责多处理器手机架构间通讯的设计工程师有三个主要方案可选。第一是利用通用的嵌入式介面，比如整合的UART、I2C或USB。这些嵌入式介面可提供高度压缩的占位尺寸，并有助于降低系统成本，因为它们不需要额外的逻辑。此外，它们的功耗也很小。尽管如此，这些介面还是有各自的性能局限。

图：对于下一代多模手机，一个三埠元件可支援基频
处理器和应用处理器之间的高速链接。
 

基于UART的介面具有230kbps的传输速率，可支援文件资讯及GPRS等基本的2.5G无线介面。基于I2C的设计可达到400kbps的速率，能够支援Edge实现。但是，对于更新一些的网路系统，比如cdma2000 3x、W-CDMA或cdma2000 1xEV-DO，该介面就成为主要的性能瓶颈。

现在很多嵌入式处理器都支援低速USB 1.1介面，在补偿重覆和握手等作业之前可提供最大为1.5Mbps的传输率。但是，即便这一额外的频宽在高性能3G网路中也是捉襟见肘。当手机接取11Mbps或更高速率的802.11b Wi-Fi网路时，这些局限就会变得更加明显。

第二个可选方案是采用专有方案，从性能的角度看这种方法更加实际。实现多处理器通讯方案可采用定制ASIC，或者由一些嵌入式处理器供应商所提供的专有汇流排。这样可为设计者提供更好的机会支援802.11和DMB等无线标准的高速数据流。

然而，很少有手机设计能够达到足够的生产量，以补偿设计和制造定制ASIC的高成本。基于专有汇流排架构的多处理器方案还限制了设计者的元件选择，因为所选元件必须支援这种专有汇流排。模组化设计使设计者可在同一设计架构上更换模组以支援不同的3G蜂巢式或非蜂巢式无线介面。鉴于模组化设计成本效益，设计灵活性方面的任何限制都会妨碍产品的成功。

第三种选择是采用多埠记忆体来支援处理器间的通讯。这种元件整合了记忆体和控制逻辑，可同时存取共用的中心记忆体。每个埠具有独立的控制、地址和I/O接脚，因此可实现记忆体中任何位置的独立、非同步读写作业。一个1.8V的三埠元件在满足手机严格功耗的同时，可以提供三个智慧元件间的高速、双向介面。这些元件的存取时间短至55奈秒，可以支援高达290Mbps的数据传输率。

从设计者的角度看，这种处理器间通讯方法所提供的性能裕量颇吸引人。采用这种多埠的处理器间通讯方案，设计者可确保足够的频宽，不但能支援cdma2000 1xEV-DO等现有3G标准，而且还可支援执行速度为10Mbps的HSPDA及54Mbps的802.11g等新一代无线数据介面。

此外，这一额外的频宽对下一代手机执行新兴多媒体应用也至关重要，比如连续语音识别、MPEG-4影像和3-D图形等。大部分新兴应用所需要的处理能力是目前应用所需性能的2至5倍。视讯会议等流行的视讯应用要求应用和基频处理器之间的数据传输速率至少要达到2Mbps。

基于多埠元件而建构的多处理器通讯方案还有另一个重要优点，即它们采用业界标准的简单SRAM介面。目前市面上几乎所有的嵌入式处理器都支援这种介面，因此设计者很容易制作模组化的系统，因而轻便地更换模组以满足不同无线标准或市场的需求。设计者不但有广泛的元件选择范围，而且可以降低系统成本，因为针对不同市场的基本设计是相同的。

此外，目前的多埠元件在接脚相容的封装内可支援不同的工作电压，因此设计者可从模组化架构中获得多方面的好处。他们可以用新一代的低功耗元件来替换现有的多埠元件和基频处理器，因而延长手机设计电池使用寿命。或者，他们也可以将其产品转移至下一代蜂巢式技术，比如从当前的cdma2000 1x网路转向cdma2000 1x EV-DO。

作者：Casey Springer
多埠产品部产品经理
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